Question

將由鐵粉、氧化鐵粉末和氧化銅粉末組成的混合物溶于110mL 2mol/L的H₂SO₄中，完全反應(yīng)后，得氫氣896mL（標況）．將反應(yīng)物過濾，經(jīng)干燥后得濾渣1.28g．濾液中的金屬離子全部是Fe²⁺，將濾液稀釋至200mL，再從中取出50mL，向其中逐滴加入1mol/L的NaOH溶液，邊加邊振蕩，當(dāng)加至20mL時溶液開始出現(xiàn)沉淀．試求：
（1）原混合物中CuO、Fe₂O₃各為多少g？
（2）稀釋后的200mL濾液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度是多少？

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：計算題

分析：固體完全反應(yīng)，濾液中的金屬離子全部是Fe²⁺，則爐渣1.28g為Cu的質(zhì)量，向濾液稀釋至200mL，再從中取出50mL，加入1mol/L NaOH溶液至20mL時開始出現(xiàn)沉淀，說明固體與稀硫酸反應(yīng)后稀硫酸有剩余，濾液中溶質(zhì)為H₂SO₄、FeSO₄，濾液稀釋后c（H⁺）=

20mL×1mol/L

50mL

=0.4mol/L，
（1）根據(jù)n=

m

M

計算1.28gCu的物質(zhì)的量，根據(jù)Cu原子守恒可知n（CuO）=n（Cu），再根據(jù)m=nM計算CuO的質(zhì)量；
參加反應(yīng)的H₂SO₄中的H元素轉(zhuǎn)化到氫氣、水中，根據(jù)H原子守恒計算混合物中O原子物質(zhì)的量，根據(jù)混合物中O原子守恒計算Fe₂O₃的物質(zhì)的量，進而計算其質(zhì)量；
（2）稀釋后的濾液為H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，溶液中硫酸根物質(zhì)的量不變，利用稀釋定律計算稀釋后c（SO₄^2-），根據(jù)電荷守恒可知：c（H⁺）+2c（Fe²⁺）=2c（SO₄^2-），據(jù)此計算．

解答： 解：固體完全反應(yīng)，濾液中的金屬離子全部是Fe²⁺，則爐渣1.28g為Cu的質(zhì)量，向濾液稀釋至200mL，再從中取出50mL，加入1mol/L NaOH溶液至20mL時開始出現(xiàn)沉淀，說明固體與稀硫酸反應(yīng)后稀硫酸有剩余，濾液中溶質(zhì)為H₂SO₄、FeSO₄，濾液稀釋后c（H⁺）=

20mL×1mol/L

50mL

=0.4mol/L，
（1）1.28gCu的物質(zhì)的量=

1.28g

64g/mol

=0.02mol，根據(jù)Cu原子守恒可知n（CuO）=n（Cu）=0.02mol，故CuO的質(zhì)量=0.02mol×80g/mol=1.6g；
剩余硫酸的物質(zhì)的量=0.4mol/L×0.2L×

1

2

=0.04mol，原溶液中硫酸的物質(zhì)的量=2mol/L×0.11L=0.22mol，故參加反應(yīng)的硫酸為0.22mol-0.04mol=0.18mol，
參加反應(yīng)的H₂SO₄中的H元素轉(zhuǎn)化到氫氣、水中，根據(jù)H原子守恒，n（H₂O）+n（H₂）=n_{反應(yīng)}（H₂SO₄），即n（H₂O）=0.18mol-

0.896L

22.4L/mol

=0.14mol，故混合物中氧原子物質(zhì)的量=0.14mol，根據(jù)混合物中O原子守恒，n（CuO）+3n（Fe₂O₃）=n（O），故n（Fe₂O₃）=

1

3

×（0.14mol-0.02mol）=0.04mol，故m（Fe₂O₃）=0.04mol×160g/mol=6.4g，
答：原混合物中CuO的質(zhì)量為1.6g、Fe₂O₃的質(zhì)量為6.4g；
（2）稀釋后的濾液為H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，溶液中硫酸根物質(zhì)的量不變，稀釋后c（SO₄^2-）=

0.11L×2mol/L

0.2L

=1.1mol/L，根據(jù)電荷守恒可知：c（H⁺）+2c（Fe²⁺）=2c（SO₄^2-），即：0.4mol/L+2c（Fe²⁺）=2×1.1mol/L，解得c（Fe²⁺）=0.9mol/L，
答：稀釋后的200毫升濾液中Fe²⁺的摩爾濃度是0.9mol/L．

點評：本題考查混合物計算，本題注意從溶液存在的離子判斷物質(zhì)反應(yīng)的程度，利用守恒的方法計算，題目難度中等．